CN109120386B - 无线通信装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了适合于通过使用冗余配置来建立稳定通信的无线通信装置、系统和方法。无线通信装置包括通过无线网络发送和接收数据的多个设备。设备均包括控制部分和决策部分。设备中的一个设备中的决策部分将来自设备之中的第一设备指定为第一有效设备，并将第二设备指定为第二有效设备。第一设备中的控制部分将数据和用于发送和接收数据的耦合信息复制到第二设备。当第二设备被确定为有效时，第二设备中的控制部分从第二设备发送所复制的数据。

Description

无线通信装置、系统和方法

相关申请的交叉引用

于2017年6月26日提交的日本专利申请No.2017-124143的包括说明书、附图和摘要的公开内容通过引用的方式整体被并入本文中。

技术领域

本发明涉及无线通信装置、系统和方法。例如，本发明涉及适合于通过使用冗余配置来建立稳定通信的无线通信装置、系统和方法。

背景技术

由于无线通信装置的广泛使用，多个无线通信装置可以自主地建立耦合以形成树状或网状无线网络。在这种情况下，耦合到外部网络的无线通信装置作为关键任务无线通信装置来操作，这在无线网络中是重要的，并且对通信稳定性具有重大影响。

如果无线网络中的关键任务无线通信装置变得故障，则关键任务无线通信装置中断通信，从而损害整个无线网络的功能。这种情形通过如下已知的方法来避免，其中，例如，替代(冗余)无线通信装置被提供并被用于重建无线网络并恢复整个无线网络的通信功能。

然而，重建无线网络需要使用大量通信资源(诸如无线电资源和功率资源)以便允许无线通信装置交换大量通信分组。因为用于无线通信装置的无线电资源和功率资源有限，所以重建无线网络对无线网络和无线通信装置施加重大负担。因此，当无线网络中的关键任务无线通信装置变得故障时，需要在不重建无线网络的情况下保持通信不受影响。

在日本未审的专利申请公布No.2008-283608中公开了一种技术，其中，活动接口和备用(冗余)接口均使用唯一地址来发送诊断分组并监测通信路径的状态。如果耦合到活动接口的通信路径变得异常，则所公开的技术使用备用接口。然而，日本未审的专利申请公布No.2008-283608没有描述在无线通信装置中发生故障的情况下通过接管例如无线通信耦合信息来保持通信不受影响的方法。

在日本未审的专利申请公布No.2009-027758中公开了聚合功能，其被运用在具有多个物理端口的网络中继设备中，以便捆绑物理端口并将它们处置为单个逻辑端口。然而，日本未审的专利申请公布No.2009-027758没有描述在无线通信装置中发生故障的情况下通过接管例如无线通信耦合信息来保持通信不受影响的方法。

发明内容

如以上所描述的，冗余无线通信装置被用于重建无线网络，以在无线网络内的无线通信装置中发生故障的情况下保持通信。然而，当无线网络要被重建时，多个无线通信装置使用大量通信分组用于重建目的。这限制了例如要被分派给数据的无线电资源和功率资源。因此，难以建立稳定通信。

其他问题和新颖特征将从以下描述并从附图中变得明显。

根据本发明的一个方面，提供了一种无线通信装置，其包括通过无线网络发送和接收数据的多个设备。设备均包括控制部分和决策部分。设备中的一个设备中的决策部分将来自设备之中的第一设备指定为第一有效设备，并将第二设备指定为第二有效设备。第一设备中的控制部分将数据和用于发送和接收数据的耦合信息复制到第二设备。当第二设备被确定为有效时，第二设备中的控制部分从第二设备发送所复制的数据。

本发明的以上方面提供了适合于通过使用冗余配置来建立稳定通信的无线通信装置、系统和方法。

附图说明

图1是图示根据本发明的第一实施例的无线通信装置的框图；

图2是图示根据第一实施例的无线网络的配置的框图；

图3是图示根据第一实施例的无线通信装置的框图；

图4是图示根据第一实施例的设备的框图；

图5是图示根据第一实施例的无线通信装置的框图；

图6是图示根据第一实施例的无线通信装置的框图；

图7是图示根据第一实施例的无线通信装置的框图；

图8A是图示根据第一实施例的无线通信装置的操作的流程图；

图8B是图示根据第一实施例的无线通信装置的操作的流程图；

图9是图示根据第一实施例的无线通信装置的操作的序列图；

图10是图示根据第一实施例的无线通信装置的操作的序列图；

图11是图示根据本发明的第二实施例的设备的框图；

图12是图示根据第二实施例的设备的框图；以及

图13是图示根据本发明的第二实施例的设备的框图。

具体实施方式

现在将参考附图详细描述对其应用了用于解决以上问题的手段的实施例。在以下描述中和在附图中，为了使解释清楚而根据需要做出省略和简化。另外，针对在附图中被描绘为执行各种处理的功能块的各种元件的硬件可以由CPU(中央处理单元)、存储器或其他电路实施，而针对这样的元件的软件例如由加载到存储器中的程序实施。因此，本领域技术人员要理解，功能块可以通过仅硬件、通过仅软件、或通过硬件和软件的组合以各种方式来实施，并且不是通过单单硬件或通过单单软件来受限制地实施。另外，附图中的类似的元件由相同的附图标记指代并且将不再冗余地进行描述。

此外，上述程序可以被存储在各种类型的非暂态计算机可读介质上并被供应到计算机。非暂态计算机可读介质包括各种类型的有形存储介质。非暂态计算机可读介质的示例包括磁记录介质(例如，软盘、磁带、或硬盘)、磁光记录介质(例如，磁光盘)、CD-ROM(只读存储器)、CD-R、CD-R/W、以及半导体存储器(例如，掩模ROM、PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦PROM)、闪速ROM、或RAM(随机访问存储器))。程序可以通过使用各种类型的暂态计算机可读介质被供应到计算机。暂态计算机可读介质的示例包括电信号、光学信号、以及电磁波。暂态计算机可读介质可以通过电线、光纤、或其他有线通信路径或通过无线通信路径将程序供应到计算机。

在对实施例的以下描述中，为了方便起见在必要时，本发明的描述将被分成多个章节或实施例，但是除非特别说明，否则它们彼此不是不相关，而是具有如下关系：一个是例如另一个的部分或整体的示例性修改、示例性应用、详细解释、或补充解释。此外，在下面描述的实施例中，当元件的数量(包括件的数量、数值、量、范围等)被提到时，元件的数量不限于特定数量，除非例如特别说明或在原理上明显地限于特定数量。大于或小于特定数量的数量也可适用。

另外，在下面描述的实施例中，它们的元件(包括例如操作步骤)不总是不可缺少的，除非例如特别说明或在原理上明显地不可缺少。类似地，在下面描述的实施例中，当例如元件的形状以及其之间的位置关系被提到时，例如，基本上近似或类似的形状被包含于其中，除非例如它们被特别说明或可以在原理上明显地被排除。这同样适用于上述元件的数量(包括件的数量、数值、量、范围等)。

第一实施例

首先，将概述根据本发明的第一实施例的无线通信装置。

图1是图示根据第一实施例的无线通信装置的框图。

如图1所示，根据第一实施例的无线通信装置10包括通过无线网络91发送和接收数据的多(k)个设备。应当指出，k是自然数。设备均包括控制部分和决策部分。更具体地，假设第一设备11包括控制部分111和决策部分112，并且第二设备12包括控制部分121和决策部分122。控制部分控制设备。

包含于无线通信装置10中的设备中的仅仅一个设备被假定为：在特定时间点通过无线网络91，将数据发送到另一无线通信装置和从另一无线通信装置接收数据。相应地，设备中的一个设备中的决策部分将来自设备之中的第一设备11指定为第一有效设备，并将第二设备12指定为第二有效设备。例如，第一设备11中的决策部分112将来自设备之中的本地设备(第一设备11)指定为第一有效设备，并将第二设备12指定为第二有效设备。

基于被分配给设备的优先级，决策部分指定第一有效设备(第一设备11)和第二有效设备(第二设备12)。更具体地，决策部分将来自设备之中的最高优先级的设备指定为第一设备11，并将第二高优先级的设备指定为第二设备12。优先级可以例如通过在中间件中写入预定义优先级来设置。备选地，通过向每个设备提供输出本地设备激活信号的端子(未示出)、并允许每个设备确定端子的状态，可以设置优先级。更具体地，决策部分可以定位在最早时间点输出激活信号的设备并将该设备指定为第一设备，并定位在第二早的时间点输出激活信号的设备并将该设备指定为第二设备。

当第一有效设备和第二有效设备基于预定义优先级而被指定时，可能将期望的设备指定为第一有效设备，并将另一期望的设备指定为第二有效设备。

例如，无线通信装置的接收水平可以被用作优先级。更具体地，可以假设接收水平越高，优先级越高，并且接收水平越低，优先级越低。这确保具有相对高的接收水平和有利的无线电环境的设备被指定为下一有效设备。因此，可以在当前使用的设备被下一有效设备接管时保持稳定通信。

被指定为有效设备的第一设备11当前作为有效设备操作。被指定为下一有效设备的第二设备12稍后作为有效设备操作。仅仅一个设备在特定时间点操作。因此，第二设备12不在当前时间操作。当第二设备12变得有效并操作时，第一设备11不操作。

第一设备11中的控制部分111将数据和用于发送和接收数据的耦合信息复制到第二设备12。当被确认有效时，第一设备11定位来自设备之中的为下一有效设备的第二设备12，并将数据和耦合信息复制到第二设备12。当第二设备12被确定为有效时，第二设备12中的控制部分121将所复制的数据从第二设备12发送。

耦合信息用于数据发送和接收。耦合信息包括例如以下中的至少一个：第一设备11的标识号码、用于数据发送和接收的无线电频率、数据发送功率、数据速率、调制方法、扩展代码、参与到数据发送和接收中的远程无线通信装置的标识号码、加密密钥、会话ID(标识)、网络ID、发送/接收数据、发送/接收时间点、路由目的地、序列号码、以及通信协议类型。因此，数据可以通过使用相同的耦合信息或基于耦合信息从第二设备12被发送。当第一设备11要由第二设备12接管时，第二设备12接管用于由第一设备11通信的耦合信息(诸如无线电频率、调制方法、加密密钥和会话ID)，并且不需要利用新耦合信息重新开始通信。因此，第二设备12迅速接管第一设备11以保持通信。

当第二设备12被确定为有效时，第二设备12中的控制部分121可以通过使用包含于复制到第二设备12的耦合信息中的无线电频率，将所复制的数据从第二设备12发送。更具体地，控制部分121可以通过使用与由第一设备11用于数据发送和接收所使用的无线电频率相同的无线电频率，将数据从第二设备12发送。

第一设备11的标识号码是例如MAC(介质访问控制)地址、IP(互联网协议)地址、或对无线通信装置10唯一的并且能够在无线网络91中标识无线通信装置10的号码。

因为第二设备12的标识号码是与被包含于耦合信息中的第一设备11的标识号码相同的号码。这确保第一设备11的标识号码与第二设备12的标识号码相同。因此，无需设置新标识号码。这消除了对用于新标识号码设置的交换分组的需要，并且因此得到数据速率的增大。

通过使用与包含于耦合信息中的无线电频率相同的无线电频率，从第二设备12发送数据。因此，无需在数据要从第二设备12被发送时设置新的不同的无线电频率。这消除了对用于新无线电频率设置的交换分组的需要，并且因此得到数据速率的增大。

通过使用与包含于耦合信息中的发送功率相同的发送功率，从第二设备12发送数据。因此，无需在数据要从第二设备12被发送时设置新的发送功率值。这消除了对用于新发送功率值设置的交换分组的需要，并且因此得到数据速率的增大。

在特定时间点变得有效并操作的设备被称为活动设备，并且不操作的设备被称为冗余设备。另外，这样的设备可以被称为无线通信设备。

如以上所描述的，诸如用作活动设备的第一设备11和用作冗余设备的第二设备12之类的多个设备被安装在单个无线通信装置10中，以提供冗余度以便保持稳定通信。

现在将描述根据第一实施例的无线网络的配置。

图2是图示根据第一实施例的无线网络的框图。

如图2所示，根据第一实施例的无线网络由无线地耦合的无线通信装置10-80形成。无线通信装置10可以耦合到外部网络92以与其进行通信。外部网络92不同于无线通信装置10所属的无线网络。

无线通信装置10-80均与另一无线通信装置无线地进行通信。例如，无线通信装置10与无线通信装置20并且与无线通信装置70无线地进行通信。

图2中图示的无线网络91是树状无线网络。如果在这样的树状无线网络91的开始点处设置的无线通信装置10变得故障，则数据将不会被传达到无线通信装置20-80。如果无线通信装置20变得故障，则数据将不会被传达到无线通信装置30-60。如果无线通信装置70变得故障，则数据将不会被传达到无线通信装置80。能够接收数据的无线通信装置的数量随着无线通信装置10与故障无线通信装置之间的距离的减小而增大。因此，越靠近在无线网络91的开始点处设置的无线通信装置10，无线通信装置在无线网络91中的重要性越高。

如以上所描述的，当在开始点处的无线通信装置10和在无线通信装置10附近的无线通信装置20、30变得故障以不利地影响无线通信时，施加重大影响。

因此，第一实施例将冗余配置应用到例如在它们未能建立无线通信时施加重大影响的无线通信装置10、20、30。这确保在无线网络91中稳定地建立无线通信。

具有冗余配置的无线通信装置被称为关键任务无线通信装置。关键任务无线通信装置包括多个设备以具有冗余配置。无线通信装置10是关键任务无线通信装置，因为它包括多(k)个设备。具有仅仅一个设备并且没有冗余配置的无线通信装置被称为简单无线通信装置。系统包括具有多个设备的关键任务无线通信装置和具有仅仅一个设备的简单无线通信装置。

简单无线通信装置包括通过无线网络91发送和接收数据的设备。该设备包括用于发送和接收数据的简单天线和用于控制该设备的简单控制部分。

根据第一实施例的冗余配置不需要被受限制地应用到关键任务无线通信装置，诸如在无线网络91的开始点处的无线通信装置10和在开始点附近的无线通信装置20、30。根据第一实施例的冗余配置可以被附加地应用到被设置为远离无线网络91的开始点的无线通信装置40、50、60。

无线通信装置30中的故障比无线通信装置70中的故障施加更大影响。也就是说，耦合到本地无线通信装置的远程无线通信装置的数量越大，在本地无线通信装置中发生故障的情况下施加的影响越大。因此，根据第一实施例的冗余配置可以被应用到耦合到大量远程无线通信装置的无线通信装置。

现在将详细描述根据第一实施例的无线通信装置。

图3是图示根据第一实施例的无线通信装置的框图。为解释的简单性起见，从图3中省略控制部分和决策部分。

如图3所示，根据第一实施例的无线通信装置10包括多个设备以建立通信。更具体地，无线通信装置10包括第一设备11和第二至第六设备12-16。这里，假设第一设备11是活动设备，并且第二至第六设备12-16是冗余设备。

设备均包括用于数据发送和接收的天线。更具体地，第一设备11包括天线11a，第二设备12包括天线12a，并且第六设备16包括天线16a。通过天线将数据发送到远程无线通信装置并从远程无线通信装置接收数据。

设备通过有线接口被耦合。设备通过有线通信被耦合到彼此。更具体地，第一设备11和第二设备12通过有线接口117和有线接口126通过有线通信被耦合。

第一设备11中的控制部分111通过有线接口117和有线接口126将数据和耦合信息复制到第二设备12。因为耦合通过有线通信来实现，所以数据和耦合信息可以比无线通信更稳当地被复制。

在无线通信装置10中，关于第一设备11(其是活动设备)的耦合信息通过有线接口从第一设备11被完全地复制到冗余的第二至第六设备12-16。也就是说，包括活动设备的会话ID的耦合信息被整体复制。因此，如果活动设备出于某种原因而未能保持无线通信，则冗余设备能够接管整体耦合信息并重新开始无线通信。

第一实施例能够提供适合于通过使用冗余配置来建立稳定通信的无线通信装置、系统和方法。

另外，当无线网络91中的高度重要的无线通信装置被多路复用从而包括活动设备和冗余设备时，无线网络的可靠性可以被改进。也就是说，可能改进无线通信装置和无线通信装置所属的无线网络的通信稳定性。

另外，包括活动设备的MAC地址的耦合信息(内部状态)被事先复制(镜像)到冗余设备。因此，在出于某种原因必要时，可以从活动设备到冗余设备无缝地进行转移。

采用的有线接口(诸如有线接口117和有线接口126)可以包括以下之一：UART(通用异步接收器/发送器)、USART(通用同步/异步接收器/发送器)、USB(通用串行总线)、I2C(集成电路间)、SPI(串行外围接口)、以及以太网(注册商标)。

诸如UART、USART、USB、I2C、SPI和以太网(注册商标)的有线接口是广泛使用的接口。因此，使用这些接口比使用根据独特规范而生产的接口需要更低的成本。

同时，图3指示无线通信装置10包括六个设备。然而，设备的数量不限于六个。要被包含于无线通信装置10中的设备的数量可以不同于六个。

图4是图示根据第一实施例的设备的框图。

图4中图示的设备(第一设备11)可以由硬件或由软件实施。

如图4所示，除了控制部分111、决策部分112、有线接口116和有线接口117之外，第一设备11还包括无线接口115、数据处理部分114和存储部分113。第一设备11中的存储部分113包括无线发送缓冲器113a和无线接收缓冲器/冗余耦合有线发送缓冲器113b。数据处理部分114将数据调制成传出数据的形式，并对接收到的数据进行解调。无线接口115将数据转换成无线通信数据的形式。存储部分可以被称为信息存储部分。

图5是图示根据第一实施例的无线通信装置的框图。图5图示了如下情况，其中两个设备(第一设备11和第二设备12)被设置在无线通信装置10中。第二设备12具有与第一设备11相同的配置。

如图5所示，第一设备11包括有线接口116和有线接口117。第二设备12包括有线接口126和有线接口127。

无线通信装置10将来自无线通信装置10中的设备之中的第一有效设备指定为第一设备11，并将下一有效设备指定为第二设备12。被指定为第一有效设备的第一设备11通过有线接口117和有线接口126将数据和耦合信息复制到被指定为下一有效设备的第二设备12。

因此，第二设备能够通过使用相同的耦合信息来发送数据。

包括第一设备11的无线通信装置10中的设备可以均具有检测部分(未示出)，其检测例如设备的状态和从无线通信合作伙伴接收到的接收功率水平Rx。

如果由第一设备11中的检测部分检测到的接收功率水平Rx不高于预定水平Rh，则决策部分112确定第二设备12有效。

因此，如果接收功率水平Rx归因于第一设备11中的故障而被降低，则第二设备12被确定为有效的并被用于通信。因此，通信可以被保持。

另外，如果第一设备11的接收功率水平Rx归因于例如无线电环境的影响而被降低，则第二设备12被确定为有效的并被用于通信。随后，如果第二设备12的接收功率水平Rx归因于无线电环境的影响而被降低，则另一设备被确定为有效的并被用于通信。以这种方式，通过从具有低接收功率水平Rx的设备切换到另一设备，可以保持通信。因此，可能基于接收功率水平Rx来执行天线分集操作。

在与上述故障时间点或天线分集操作的时间点无关的任何时间点，决策部分可以确定设备有效。

另外，由检测部分检测的结果(诸如接收功率水平Rx和设备的状态)，通过有线接口或其他手段从有效设备被复制到下一有效设备。

与第一设备的情况一样，无线通信装置10中的其他设备均包括存储部分。存储部分存储数据和耦合信息。因此，设备不需要从外部获取数据和耦合信息。

图6是图示根据第一实施例的无线通信装置的框图。图6图示了如下情况，其中六个设备被设置在无线通信装置10中。

如图6所示，设备通过有线接口被串行地耦合。也就是说，设备通过使用有线接口被串行地耦合。当第一设备11是活动设备并且第二至第六设备12-16是冗余设备时，关于第一设备11的耦合信息通过有线接口被传达到第二至第六设备12-16。

因此，即使当无线通信装置10包括第一至第六设备11-16时，数据可以通过使用相同的耦合信息从冗余设备被发送。

图7是图示根据第一实施例的无线通信装置的框图。图7图示了如下情况，其中六个设备被设置在无线通信装置10中。

如图7所示，设备通过有线接口以总线形式被耦合。个体设备通过使用有线接口被总线耦合。当第一设备11是活动设备并且第二至第六设备12-16是冗余设备时，第一设备11用作总线主设备，并且第二至第六设备12-16中的每个设备用作从设备。关于第一设备11的耦合信息通过有线接口被传达到第二至第六设备12-16。因此，数据可以通过使用相同的耦合信息从冗余设备被发送。

现在将描述根据第一实施例的无线通信装置的操作。

在优先级被分配给无线通信装置10中的设备的假设下，给出以下描述。为便于解释，假设第一设备11具有最高优先级，并且第二设备12具有第二高优先级，并且另外，第三设备13具有第三高优先级。还假设第一设备11是活动设备，并且其他设备(即第二设备12和第三设备13)是冗余设备。

图8A是图示根据第一实施例的无线通信装置的操作的流程图。

图8B是图示根据第一实施例的无线通信装置的操作的流程图。

图9是图示根据第一实施例的无线通信装置的操作的序列图。图9的序列图涉及正常操作。

现在将描述作为活动设备操作的第一设备11的操作。

如图8A所示，第一设备11将变量N设置为0(步骤S101)。

接下来，第一设备11核查其是否是最高优先级设备(步骤S102)。更具体地，第一设备11核查最高优先级值是否被分配给它。如果最高优先级值被分配给第一设备11，则第一设备11将其本身识别为最高优先级设备。

如果第一设备11是最高优先级设备(在步骤S102处的“是”)，则第一设备11核查变量N是否大于0(步骤S103)。

如果变量N不大于0(在步骤S103处的“否”)，则第一设备11将其本身设置为预定MAC地址(步骤S104)。在完成步骤S104时，处理前进到稍后描述的步骤S105。

如果变量N大于0(在步骤S103处的“是”)，则第一设备11发出正常操作通知以指示第一设备11正常操作，并通过有线通信将针对其本身设置的MAC地址发送到其他设备(步骤S105)。在步骤S105中，包括MAC地址的耦合信息可以被发送到其他设备。

针对本地设备设置的MAC地址可以被称为本地MAC地址。有线通信通过图3中示出的有线接口117、有线接口126、有线接口127和有线接口166来建立。其他设备对应于图3中示出的包括第二设备12和第六设备16的多个设备。

在完成步骤S105之后，第一设备11执行无线通信操作以接收传入数据，并将接收到的传入数据通过有线通信发送到其他设备(步骤S106)。

在步骤S105中，如图9所示，第一设备11以预设确定间隔将正常操作通知和MAC地址发送到其他设备(步骤S105a、S105b和S105c)。在步骤S106中，第一设备11以预设确定间隔将接收到的数据发送到其他设备(步骤S106a、S106b和S106c)。

返回图8A，在完成步骤S106之后，第一设备11核查接收到的数据发送间隔是否已经流逝以匹配预设确定间隔(步骤S107)。

如果接收到的数据发送间隔尚未流逝以匹配预设确定间隔(在步骤S107处的“否”)，则第一设备11返回到步骤S106。

如果接收到的数据发送间隔已经流逝以匹配预设确定间隔(在步骤S107处的“是”)，则第一设备11核查其无线通信功能是否正常操作(步骤S108)。

如果第一设备11的无线通信功能正常操作(在步骤S108处的“是”)，则第一设备11返回到步骤S105。

如果第一设备11的无线通信功能未正常操作(在步骤S108处的“否”)，则第一设备11通过有线通信将异常操作通知发送到其他设备，该异常操作通知是指示第一设备11未正常操作的信号(步骤S109)。随后，第一设备11停止操作。

现在将描述作为冗余设备操作的第二设备12的操作。

如图8B所示，第二设备12等待以预设确定间隔从第一设备11(活动设备)发出的正常操作通知(步骤S201)。

第二设备12核查正常操作通知接收间隔是否已经流逝以匹配预设确定间隔(步骤S202)。如果正常操作通知接收间隔已经流逝以匹配预设确定间隔(在步骤S202处的“是”)，则第二设备12返回到步骤S103。

如果正常操作通知接收间隔尚未流逝以匹配预设确定间隔(在步骤S202处的“否”)，则第二设备12核查正常操作通知和从第一设备11(活动设备)发送的传入数据是否被接收到(步骤S203)。如果正常操作通知和传入数据未被接收到(在步骤S203处的“否”)，则第二设备12返回到步骤S201。

如果正常操作通知和传入数据被接收(在步骤S203处的“是”)，则第二设备12核查接收到的正常操作通知是否是从活动设备被发送的(步骤S204)。

在接收到的正常操作通知是从活动设备被发送的情况下(在步骤S204处的“是”)，如果变量N不是最大值Nmax，则第二设备12对变量N加1，或者如果变量N是最大值Nmax，则第二设备12用1替代变量N(步骤S205)。变量N从1变化到最大值Nmax，以便使多个冗余设备执行步骤S201至S210。

在完成步骤S205之后，第二设备12(冗余设备)通过有线通信将指示第二设备12正常操作的冗余设备正常操作通知发送到其他设备(步骤S206)。

第二设备12将通过有线通信从第一设备11(活动设备)发送的传入数据和包括MAC地址的耦合信息复制到其本身(步骤S207)。

第二设备12核查传入数据接收间隔是否已经流逝以匹配预设确定间隔(步骤S208)。在步骤S208中，第二设备12可以核查耦合信息接收间隔是否已经流逝以匹配预设确定间隔。

如果传入数据接收间隔尚未流逝以匹配预设确定间隔(在步骤S208处的“否”)，则第二设备12返回到步骤S207。如果传入数据接收间隔已经流逝以匹配预设确定间隔(在步骤S208处的“是”)，则第二设备12返回到步骤S201。

如果接收到的正常操作通知不是从活动设备被发送的(在步骤S204处的“否”)，则第二设备12等待正常操作通知通过有线通信从除了活动设备之外的设备被发出(步骤S209)。

第二设备12核查：通过有线通信从除了活动设备之外的设备发出的正常操作通知的接收间隔是否已经流逝以匹配预设确定间隔(步骤S210)。

如果通过有线通信从除了活动设备之外的设备发出的正常操作通知的接收间隔尚未流逝以匹配预设确定间隔(在步骤S210处的“否”)，则第二设备12重复步骤S210。

如果通过有线通信从除了活动设备之外的设备发出的正常操作通知的接收间隔已经流逝以匹配预设确定间隔(在步骤S210处的“是”)，则第二设备12返回到步骤S201。

图10是图示根据第一实施例的无线通信装置的操作的序列图。图10的序列图涉及异常操作。

如图10所示，第二设备12(冗余设备)以预设确定间隔从第一设备(活动设备)接收正常操作通知和MAC地址。然后，第二设备12以预设确定间隔将从第一设备接收到的正常操作通知和MAC地址发送到第三设备13(冗余设备)。第二设备12可以以预设确定间隔将从第一设备接收到的正常操作通知和MAC地址发送到除了第三设备之外的设备(冗余设备)。

如果第二设备12甚至在预设确定间隔流逝之后未能从第一设备11接收正常操作通知和MAC地址，则无线通信装置10将第二设备12从冗余设备切换为活动设备。

随后，第二设备12以预设确定间隔将MAC地址和指示第二设备正常操作的第二设备正常操作通知发送到第三设备13。

在采用树状无线网络的假设下，描述第一实施例。然而，无线网络不限于树状无线网络。根据第一实施例的无线通信装置可以被应用到网状无线网络。

第二实施例

当设备执行独立操作而非冗余操作时，设备中的包括无线发送缓冲器和无线接收缓冲器的存储部分被链接到仅仅无线接口。也就是说，通过无线接口发送的数据被存储在无线发送缓冲器中，并且通过无线接口接收到的数据被存储在无线接收缓冲器中。

同时，在根据第一实施例的冗余配置中，活动设备和冗余设备通过有线接口被耦合，并且冗余设备需要具有用于复制数据和耦合信息的存储区域。鉴于这样的情况，本发明的第二实施例被配置为使得设备中的存储部分被链接到无线接口和有线接口中的任一个或两者。因此，耦合信息可以在不会不利地影响设备操作的情况下被复制。下面描述细节。

首先，将描述如下情况，其中第一设备作为活动设备操作。

图11是图示根据第二实施例的设备的框图。图11图示了被耦合到冗余设备的活动设备中的传出数据和传入数据的流。

无线通信装置10包括多个设备，多个设备均包括无线接口。如图11所示，为设备中的一个设备的第一设备11包括无线接口115、有线接口116和有线接口117。有线接口116可以被称为有线输入接口116，并且有线接口117可以被称为有线输出接口117。

第一设备11中的存储部分113包括标识信息存储部分113c和标识信息存储部分113d。因为第一设备11作为活动设备操作，所以它不仅被耦合到冗余设备而且还被耦合到另一无线通信装置。因此，无线接口115和有线接口117变得有效，并且有线接口116变得无效。

第一设备11从另一无线通信装置接收传入数据。通过天线11a和被确认有效的无线接口115，接收到的数据被存储在无线接收缓冲器/冗余耦合有线发送缓冲器113b中。无线接收缓冲器/冗余耦合有线发送缓冲器113b作为用于存储从另一无线通信装置发送的传入数据的缓冲器来操作。

通过被确认有效的有线接口117，接收到的数据从无线接收缓冲器/冗余耦合有线发送缓冲器113b被传达到另一设备。无线接收缓冲器/冗余耦合有线发送缓冲器113b还作为用于将数据传达到另一设备的发送缓冲器来操作。无线接收缓冲器/冗余耦合有线发送缓冲器113b不仅作为用于存储从另一无线通信装置发送的传入数据的缓冲器来操作，而且还作为用于将传入数据传达到另一设备的发送缓冲器来操作。

为了在通信中使用，第一设备11将MAC地址和其他标识信息复制到标识信息存储部分113c，MAC地址和其他标识信息作为预定义值被存储在标识信息存储部分113d中。

通过无线接口115和天线11a，第一设备11将存储在无线发送缓冲器113a中的传出数据发送到另一无线通信装置。在这种情况下，通过基于被复制到标识信息存储部分113c的MAC地址和其他标识信息建立通信，来执行发送。

现在将描述如下情况，其中第一设备作为单个活动设备操作。

图12是图示根据第二实施例的设备的框图。图12图示了未被耦合到冗余设备的单个活动设备中的传出数据和传入数据的流。

如图12所示，作为单个活动设备操作的第一设备11未被耦合到冗余设备，但是被耦合到另一无线通信装置。因此，无线接口115变得有效，并且有线接口116和有线接口117变得无效。有线接口116和有线接口117变得无效，这是因为它们不需要将例如耦合信息传达到另一设备。

在以上情况下，无线接收缓冲器/冗余耦合有线发送缓冲器113b作为接收缓冲器来操作，接收缓冲器用于存储通过无线接口115从另一无线通信装置接收的传入数据。

现在将描述如下情况，其中第一设备作为冗余设备操作。

图13是图示根据第二实施例的设备的框图。图13图示了被耦合到活动设备的冗余设备中的传出数据和传入数据的流。

如图13所示，作为冗余设备操作的第一设备11被耦合到活动设备，但是不被耦合到另一无线通信装置。因此，有线接口116变得有效，并且无线接口115和有线接口117变得无效。

在以上情况下，无线接收缓冲器/冗余耦合有线发送缓冲器113b作为用于存储通过有线接口116从活动设备传达的传入数据的缓冲器来操作。

在特定时间点，设备作为活动设备或冗余设备来操作。因此，无需单独地提供用于活动设备操作的缓冲器和用于冗余缓冲器操作的缓冲器。

当第一设备11作为活动设备操作时，无线接口115和有线接口117变得有效，并且有线接口116变得无效。当第一设备11作为单个活动设备操作时，无线接口115变得有效，并且有线接口116和有线接口117变得无效。当第一设备11作为冗余设备操作时，有线接口116变得有效，并且无线接口115和有线接口117变得无效。

接口是有效还是无效取决于设备的操作状态。更具体地，要被链接到存储部分的接口取决于设备的操作状态而变化。在第二实施例中，因此，根据设备的操作状态和用于耦合冗余设备的有线接口的耦合状态，发送缓冲器和接收缓冲器被链接到个体接口。设备中的发送缓冲器和接收缓冲器被链接到无线接口和有线接口中的任一个或两者。

取决于该设备还是另一设备被确定为有效，该设备中的存储部分被链接到无线接口、有线输入接口、以及有线输出接口中的至少一个。发送缓冲器和接收缓冲器可以被称为存储部分。

如果例如第一设备11被确定为有效，则第一设备11中的存储部分113被链接到第一设备11的无线接口115并被链接到第一设备11的有线输出接口117。如果第二设备12被确定为有效，则第一设备11中的存储部分113被链接到第一设备11的有线输入接口116。

同时，如果第一设备11被确定为有效、未被耦合到另一冗余设备、并且适于作为单个活动设备操作，则第一设备11中的存储部分113被链接到无线接口115。

在第二实施例中，设备的发送缓冲器或接收缓冲器不仅被链接到针对活动设备的无线接口，而且还被链接到用于耦合冗余设备的有线接口。

因此，在发送缓冲器和接收缓冲器与通信接口之间的链接可以根据有线接口的操作状态和冗余设备的耦合状态来改变。因此，关于设备的耦合信息可以在不影响设备的操作状态的情况下被复制。

活动设备可以在合适的时间点被改变为冗余设备，以便控制对无线通信装置中的每个设备施加的操作负担。

另外，活动设备可以在合适的时间点被改变为冗余设备，以便例如诊断每个设备的操作的稳固性。

尽管由本发明的发明人做出的本发明已经根据具体实施例进行详细描述，但是本发明不限于前述实施例。本领域技术人员要理解，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改。

Claims (14)

1.一种无线通信装置，包括：

多个设备，所述多个设备通过无线网络发送和接收数据；

其中，所述设备均包括控制部分、决策部分、有线接口、无线接口和存储部分；

其中，所述设备中的一个设备中的所述决策部分将来自所述设备之中的第一设备指定为第一有效设备，并将第二设备指定为第二有效设备；

其中，所述第一设备中的所述控制部分将所述数据和用于发送和接收所述数据的耦合信息复制到所述第二设备；

其中，当所述第二设备被确定为有效时，所述第二设备中的所述控制部分从所述第二设备发送所复制的数据，

其中，在所述第一设备中，取决于所述第一设备还是所述第二设备被确定为有效，所述存储部分被链接到所述无线接口或所述有线接口，

其中，所述耦合信息包括以下中的至少一个：所述第一设备的标识号码、用于发送和接收所述数据的无线电频率、用于发送所述数据的功率、数据速率、调制方法、扩展代码、参与到对所述数据的发送和接收中的远程无线通信装置的标识号码、加密密钥、会话ID(标识)、网络ID、发送/接收数据、发送/接收时间点、路由目的地、序列号码以及通信协议类型。

2.根据权利要求1所述的无线通信装置，

其中，所述设备均包括检测部分，所述检测部分检测接收到的接收功率水平，并且

其中，当由所述第一设备中的所述检测部分检测到的所述接收功率水平不高于预定水平时，所述决策部分在已经指定了所述第一设备和所述第二设备之后，确定所述第二设备有效。

3.根据权利要求1所述的无线通信装置，

其中，基于被分配给所述设备的优先级，所述决策部分在已经指定了所述第一设备和所述第二设备之后，将具有最高优先级的设备确定为所述第一设备，并将具有第二高优先级的设备确定为所述第二设备。

4.根据权利要求1所述的无线通信装置，

其中，所述设备通过所述有线接口被耦合，并且

其中，所述第一设备中的所述控制部分将所述数据和所述耦合信息通过所述有线接口复制到所述第二设备。

5.根据权利要求4所述的无线通信装置，

其中，所述有线接口包括以下之一：UART(通用异步接收器/发送器)、USART(通用同步/异步接收器/发送器)、USB(通用串行总线)、I2C(集成电路间)、SPI(串行外围接口)、以及以太网(注册商标)。

6.根据权利要求4所述的无线通信装置，

其中，所述设备通过所述有线接口被串行地耦合，或者通过所述有线接口以总线形式被耦合。

7.根据权利要求1所述的无线通信装置，

其中，所述第一设备的所述标识号码是：MAC(介质访问控制)地址、IP(互联网协议)地址、或对所述无线通信装置唯一的并且能够在所述无线网络中标识所述无线通信装置的号码。

8.根据权利要求1所述的无线通信装置，

其中，所述第二设备的所述标识号码与包含于所述耦合信息中的所述第一设备的所述标识号码相同。

9.根据权利要求1所述的无线通信装置，

其中，通过使用与包含于所述耦合信息中的所述无线电频率相同的无线电频率，从所述第二设备发送所述数据。

10.根据权利要求1所述的无线通信装置,

其中，所述存储部分存储所述数据和所述耦合信息。

11.根据权利要求1所述的无线通信装置,

其中，所述设备还均包括发送和接收所述数据的天线。

12.根据权利要求1所述的无线通信装置，

其中，所述有线接口包括有线输入接口和有线输出接口，并且

其中，在所述第一设备中，取决于所述第一设备还是所述第二设备被确定为有效，所述存储部分被链接到所述无线接口、所述有线输入接口或者所述有线输出接口中的至少一个。

13.一种系统，包括：

关键任务无线通信装置；以及

单个无线通信装置；

其中，所述关键任务无线通信装置包括：

多个设备，所述多个设备通过无线网络发送和接收数据，

其中，所述设备均包括控制部分、决策部分、有线接口、无线接口和存储部分，

其中，所述设备中的一个设备中的所述决策部分将来自所述设备之中的第一设备指定为第一有效设备，并将第二设备指定为第二有效设备，

其中，所述第一设备中的所述控制部分将所述数据和用于发送和接收所述数据的耦合信息复制到所述第二设备，

其中，当所述第二设备被确定为有效时，所述第二设备中的所述控制部分从所述第二设备发送所复制的数据，

其中，在所述第一设备中，取决于所述第一设备还是所述第二设备被确定为有效，所述存储部分被链接到所述无线接口或所述有线接口，

其中，所述耦合信息包括以下中的至少一个：所述第一设备的标识号码、用于发送和接收所述数据的无线电频率、用于发送所述数据的功率、数据速率、调制方法、扩展代码、参与到对所述数据的发送和接收中的远程无线通信装置的标识号码、加密密钥、会话ID(标识)、网络ID、发送/接收数据、发送/接收时间点、路由目的地、序列号码以及通信协议类型，

其中，所述单个无线通信装置包括：

通过所述无线网络发送和接收数据的设备，并且

其中，所述设备包括：

发送和接收所述数据的单个天线；以及

控制所述设备的单个控制部分。

14.一种方法，包括以下步骤：

从通过无线网络发送和接收数据的多个设备之中，将第一设备指定为第一有效设备，并将第二设备指定为第二有效设备，其中，所述设备均包括有线接口、无线接口和存储部分；

将所述数据和用于发送和接收所述数据的耦合信息复制到所述第二设备；以及

当所述第二设备被确定为有效时，从所述第二设备发送所复制的数据，

其中，在所述第一设备中，取决于所述第一设备还是所述第二设备被确定为有效，所述存储部分被链接到所述无线接口或所述有线接口，

其中，所述耦合信息包括以下中的至少一个：所述第一设备的标识号码、用于发送和接收所述数据的无线电频率、用于发送所述数据的功率、数据速率、调制方法、扩展代码、参与到对所述数据的发送和接收中的远程无线通信装置的标识号码、加密密钥、会话ID(标识)、网络ID、发送/接收数据、发送/接收时间点、路由目的地、序列号码以及通信协议类型。